Штамм бактерий @ @ 113-продуцент этанола

Штамм бактерий @ @ 113-продуцент этанола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Штамм бактерий Zymomonas mobtlis-113 (Центральный музей промьшленных микроорганизмов института ВНИИгенетика, коллекционный номер ЦМПМ В-2721) - продуцент этанола.

ВЗАМЕН РАНЕЕ ИЗДАННОГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3576398/28-13 (22) 11.04.83 (46) 30.08,84. Бюл. В 32 (72) M.Е. Бекер, А.А. Клинцаре, 10.3. Швинка и Л.M. Панкова (7 1) Институт микробиологии им. Августа Кирхенштейна (53) 663.13(088.8) (56) 1.Zajic I.Е.,Maddux А.Z., Jones Z.P. Ethanol from Zymomonas, а Bacterium. — "Асta Biotechnol",1982, 2.4, р. 307-31 5.

2. Заявка ФРГ Р 3108384. кл. С 12 Р 7/06. 1981.

„„SU„„1110 О

3 yg С 12 N 1/20; С 12 Р 7/06 (54) ШТАК4 БАКТЕРИЙ ZYMOMONAS MOBILIS-

-113 — ПРОДУЦЕНТ ЗТАНОЛА. (57) Штамм бактерий Zymomonas mobilis-113 (Центральный музей промьппленных микроорганизмов института

ВНИИгенетика, коллекционный номер

ЦИПМ В-2721) - продуцент этанола.

1110800

Изобретение относится к микробиологической промьппленности и касает ся нового штамма бактерий, используемого для получения этанола.

Известен штамм бактерий 7ymomonas- 5 продуцент этанола (11.

Бактерии рода 2упошопаз в сравнении с традиционно используемыми продуцентами этанола — дрожжами

Saccharomyces, Schizosaccharomyces, 1О обладают существенными преимуществами. Удельная скорость образования зтанола у бактерий Zymomonas в несколько pas превосходит эту величину у лучших продуцентов этанола " дрожжей. Благодаря высокой скорости катаболизма у Zvmomonas с помощью этих бактерий, используя .современные технологические приемы (иммобилизация клеток, рециркуляция клеток, флокуляция и др.), можно создать системы, превосходящие по своей продуктивности известные системы, основанные на использовании дрожжей.

Реакции катаболизма углеводов у

Zymomonas отличаются от дрожжей.

У Zvmomonas не наблюдается торможение процесса образования этанола высокими концентрациями углеводов.

Суммарное уравнение превращения 39 глюкозы в этанол у vmomonas такое же, как у дрожжей, т.е. из одной молекулы глюкозы получают до двух молекул этанола. Таким образом, теоретически максимальный выход этанола gg из глюкозы у составляет 0,51 г/r.

На практике эта величина меньше и

Р составляет 0,47 у Zymomonas и до

0,44 у дрожжей. Это обусловлено тем, что часть глюкозы используется для 40 роста клеточной массы, а также тем, что помимо этанола при спиртовом брожении образуются в малом количестве побочные продукты — ацетат„ ацетальдегид, лактат. 45

Чувствительность процесса бактериального спиртового брожения к этанолу не уступает дрожжам. Метаболизм у лучших штаммов Zymomonas не ингибируется 87.-ным этанолом. Эти бактерии образуют до 120 г/л этанола.

Известен штамм бактерий Zvmomonas

mobilis СР4, который характеризуется удельной продуктивностью при 30 С и рН 5 в среде, содержащей 200 г/л глюкозы, 4,0 r/ã в час,удельной скоростью потребления глюкозы при 30 С о и рН 5 в среде с 200 г/л глюкозы

8 r/ã в час и при 30 С и рН 5 в среде с 300 г/л глюкозы образуется

t20 г/л этанола (2).

Однако у .этого штамма выход этанола значительно понижается при содержании глюкозы в среде более

250 г/л. Например, при концентрации глюкозы в среде 250 г/л выход этанола составляет 0,47 r этанола/г глюкозы, при концентрации глюкозы

300 г/л у составляет 0,42 г этанола/г глюкозы.

Кроме того, указанная культура поддерживается в активном состоянии частыми пересевами — 1 раз в неделю, так как при хранении более 7 дней в полуанаэробных условиях (в контакте с атмосферным воздухом) наблюдается уменьшение активности штамма.

Целью изобретения является штамм бактерий Zymomonas mobilis, обеспечивающий повышение выхода зтанола при содержании глюкозы в среде более 250 г/л и обладающей повышенной устойчивостью к хранению в полуанаэробных условиях без потери активности.

Предложенный штамм Zvmomonas шоЬхlis-113 хранится в Центральном музее промышленных микроорганизмов ВНИИгенетика, коллекционный номер ЦМПМ

В-2721 и характеризуется следующими свойствами.

Морфологические признаки, Клетки — короткие палочки с округленными концами 1,4-2,0х4.,0-5,0 мк, бесспоровые, грамотрицательные, подвижные, встречающиеся по одной, в парах и в некоторых случаях образую« щие цепочки.

На стадии интенсивного роста. в жидких средах культура образует равномерную муть. При посеве на твердых средах в чашки Петри культура образует круглые, гладкие, выпуклые колонии сероватого цвета.

Физиологические признакиКультура относится к аэротолерантным анаэробам. Оптимум роста при 30 С

В качестве источника углерода использует глюкозу, фруктозу и сахарозу. В качестве источника азота хорошо используют (ИН;)2 S0<, средне ИН С8, Для роста нуждается в дрожжевом экстракте. В качестве ростового фактора использует пантотенат кальция биотин, Желатину не разжижает. Индол ,не образует. Нитраты не восстанав1110800 ливает. Углеводы расщипляет по пути

Энтнера-Дудорова с образованием этанола и выделением углекислого газа.

Культура растет на концентрированных средах, содержащих до 350 г/л глюкозы. При этом образуется до

140 г/л этанола.

Культура обладает повышенной каталазной, пероксидазной и супероксиддисмутазной активностью. Активность этих ферментов обеспечивает высокую резистентность клеток к кислороду и тем самым клетки не теряют свою этанолсинтезирующую активность при хранении культуры длительное время.

Активность ферментов Zvmomonas

mobilis-113, обеспечивающих резистентность к кислороду: каталазы

8-10З мк моль/мг белка мин,пероксидазы 0,5 мк моль/мг белка, мин,а супероксиддисмутазы 34 Е/мг белка (одна единица F. активности супероксиддисмутазы равна количеству фермента, которое ингибирует на 50 Ж автоокисление адреналина).

Предлагаемый штамм из сока сахарной свеклы изолирован и отселекционирован. Он резистентный к высоким концентрациям глюкозы (более 250 г/л) и выдерживанию в полуанаэробных условиях.

Пример. Штамм Zvmomonas mobilis-113 поддерживают периодическими пересевами один раз в две недели на жидкой среде следующего состава, г/л:

Глюкоза 100

Дрожжевой экстракт 0 5

ЯР : ф (БН ) БО 1

MgS0„ 7Н О 0,5 рН среды 6,0.

Среду стерилизуют трехкратным выдерживанием в проточном паре. Культуо ру сохраняют при 4 C.

Посевной материал выращивают стео рильно на упомянутой среде при 31 С, в течение 48 ч в колбах емкостью

250 мп, содержащих 200 мл среды.

Колбы закрыты ватными пробками.

Основную ферментацию проводят параллельно в четырех вариантах на среде следующего состава, г/л: дрожжевой экстракт 7,0; КН РО 2,5;

5 (NHq) SÎã 1,6; MgSO ° 7Н О 1,0 и глюкозу 200, 250, 300, 350 соответственно в каждом варианте. рН среды 6,0.

Среду стерилизуют как указано.

Посевной материал добавляют к сре1О де в количестве 10 по объему. Количество культуральной жидкости в аппарате 2 л. Ферментацию проводят при 31 С без аэрации. Исходное значение рН 6,0. В течение ферментации значение рН поддерживают на уровне

5,5 добавлением стерильного раствора

Na0H. Среда перемешивается, скорость оборотов мешалки 200 об/мин. Продолжительность ферментации 36-46 ч.

В конце ферментации определяют концентрацию этанола, количество использованной глюкозы и вычисляют выход этанола из глюкозы (у ) .

Данные, полученные во всех четырех вариантах, в сравнении с известной культурой Zymomonas mobilis CP4 отражены в таблице.

Таким образом, предложенньпЪ штамм щ бактерий позволяет повысить выход этанола и обладает повышенной устойчивостью к хранению в полуанаэробных условиях.

Зкономический эффект от использования бактериального штамма Еутпошоnas mobili s-1 13 вместо дрожжей обеспечивается за счет уменьшения асхоФ да сырья на единицу продукции и снижения эксплуатационных расходов

40 (сокращение длительности ферментации даст снижение расхода энергии и ра, бочей силы, а также общезаводских затрат). Так как выход этанола при работе с Zymomonas mobilis 0,47 кг/кг, а с дрожжами 0,44 кг/кг, то при производстве каждой тонны этанола экономится 140 кг сахара. Цена сахара мелассы 250 р./т, следовательно только за счет экономии сахара на

1 т спирта достигается экономия в размере 35 р.

1110800

Концентрация глюкозы в среде, г/л

Выход этанола„ г этанола/г глюкозы

Концентрация этанола в конце ферментации, г/л

Zymomonas Еутпотпопаз

mobilis-113 mobilis СР4

Zymomonas

mobilis СРЛ

Zymomonas

mobi1 is-113

0,525

200

101, 0

122,5

138,0

140,0

105

0,505

0„49

0,47

250

117

300

0,4б

0,42

350

0,40

Нет

Нет дан ных данных Величина выхода выше теоретически возможной (по данным прототипа) Составитель Л. Пашинина

Редактор Т. Колб Техред Л.Коцюбняк Корректор li. Максимишинец

Заказ б2б3/21 Тираж 521 Подписное

ВНКПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб, д. !,/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп, Проектная, 4